Laboratorní úloha. Bezkontaktní 3D měření povrchu HDD



Podobné dokumenty
Struktura povrchů vybraných strojních součástí

Vývoj norem ISO pro geometrické specifikace produktů s praktickou ukázkou konkrétní normy. Ladislav Pešička, TNK č. 7

Normalizace struktury povrchu, současný stav a trendy vývoje

Problematika disertační práce a současný stav řešení

Měření topografie povrchu interferometrickými metodami

Snímání a hodnocení jakosti broušeného povrchu kontaktním a bezkontaktním způsobem. Bc. Pavel Jurena

1.1 Povrchy povlaků - mikrogeometrie

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

» přenosné dílenské «drsnoměry. Surtronic

FocusVariation Optické 3D měření

POKROČILÉ METODY VYHODNOCOVÁNÍ TOPOGRAFIE POVRCHU

Anotace, klíčová slova, bibliografická citace

NÁVODY K LABORATORNÍM ÚLOHÁM

Obecný funkční povrch součásti lze rozdělit na tři části, které odlišuje vlnová délka viz obr. 1. Obr. 1. Obecný povrch a jeho části


Hodnocení jakosti obrobeného povrchu dle ČSN EN ISO 4287 a ČSN EN ISO Libor Tomanec

Problematika disertační práce a současný stav řešení

Vliv povrchových nerovností na utváření velmi tenkých mazacích filmů na hranici přechodu do smíšeného mazání

Inovace výuky prostřednictvím ICT v SPŠ Zlín, CZ.1.07/1.5.00/ Vzdělávání v informačních a komunikačních technologií

DRSNOMĚRY MĚŘENÍ JAKOSTI POVRCHU

Analýza profilu povrchů pomocí interferometrie nízké koherence

Předmluva...6. Strojírenská metrologie - část Kolimační měřidla Autokolimátor...9

Pracovní skupina pro MRA WG-MRA Klasifikace délkových služeb podle CCL (DimVIM) Schválené termíny pro český jazyk

Úvod do zpracování signálů

Hardware. Ukládání dat, úložiště. Mgr. Jan Veverka Střední odborná škola sociální Evangelická akademie

Fakulta strojního inženýrství. Tribologie - Semestrální práce.

Talymap Twist. Talymap Twist Soubor programů 3D analýz Twist. Klein, F.; Novák, Z. IMECO TH s.r.o. Přehled. Osnova programu.

JIŘÍ HÁJEK, ANTONÍN KŘÍŽ

Refraktometrie, interferometrie, polarimetrie, nefelometrie, turbidimetrie

CHARAKTERISTIKY PRO POPIS STRUKTURY TŘECÍCH POVRCHŮ

Numerická simulace elastohydrodynamicky mazaného kruhového kontaktu nehladkých povrchů

ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 3

Konstrukční varianty systému pro nekoherentní korelační zobrazení

Talymap Twist Soubor programů 3D analýz Twist

DPZ10 Radar, lidar. Doc. Dr. Ing. Jiří Horák Institut geoinformatiky VŠB-TU Ostrava

Handysurf E-35A Malý přenosný drsnoměr

Specifikace VT 11 ks. Ultrabook dle specifikace v příloze č ks. 3G modem TP-LINK M5350

Současnost a budoucnost pevných disků Obsah

Příloha C. zadávací dokumentace pro podlimitní veřejnou zakázku Mikroskopy pro LF MU TECHNICKÉ PODMÍNKY (technická specifikace)

Mapování povrchu pevných těles se zaměřením na kontaktní profilometrii

Analýza obrazu II. Jan Macháček Ústav skla a keramiky VŠCHT Praha

Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Zdeněk Dostál Ročník: 1. Hardware.

Jeden přístroj pro rozmanité aplikace DIAVITE DH-7. Měření drsnosti. Měření tvaru povrchu

Princip magnetického záznamuznamu

Multisenzorová měřicí technika. pro automobilový průmysl

Integrita povrchu a její význam v praktickém využití

Moderní metody rozpoznávání a zpracování obrazových informací 15

TECHNICKÁ DOKUMENTACE

SURFTEST SJ-410. Přenosný přístroj na měření drsnosti povrchu. Přenosný přístroj na měření drsnosti povrchu

Nákup poptávaných zařízení na základě zadání této veřejné zakázky je jediným možným způsobem naplnění potřeby zadavatele.

Aplikace spektroskopické reflektometrie při studiu elastohydrodynamického mazání

Členění podle 505 o metrologii

Technická dokumentace

Ultrazvuková defektoskopie. Vypracoval Jan Janský

1 3D snímání: Metody a snímače

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Praktikum z pevných látek (F6390)

PRŮZKUMOVÁ ANALÝZA JEDNOROZMĚRNÝCH DAT Exploratory Data Analysis (EDA)

Přednáška č.7 Jakost povrchu

Elcometer 7061 Drsnoměr MarSurf PS1

Precizní dílenské řešení měření tvaru a textury povrchu

STANOVENÍ PROPUSTNOSTI OBALOVÝCH MATERIÁLŮ PRO VODNÍ PÁRU

Maturitní otázka z POS - č. 6. Optické nosiče dat

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Pevné disky. Pevné disky. Nárůst kapacity pevných disků

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ. FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ Ústav materiálového inženýrství - odbor slévárenství

KONTROLA PŘESNOSTI VÝROBY S VYUŽITÍM MATLABU

Precizní dílenské řešení měření kontury a textury povrchu

Automobilový průmysl. Elektronický průmysl. Lékařská technika. Strojírenský průmysl MarSurf. Přístroje a systémy na měření struktury povrchu

2.10 Vnější paměti. Střední průmyslová škola strojnická Vsetín. Ing. Martin Baričák. Název šablony Název DUMu. Předmět Druh učebního materiálu

Analogie flexibilní hydroabrazivní technologie s klasickými technologiemi třískového obrábění

Magneto-optický disk (3) Optické disky

Analýza a zpracování digitálního obrazu

Restaurace (obnovení) obrazu při známé degradaci

Aplikace barevného vidění ve studiu elastohydrodynamického mazání

Formování tloušťky filmu v elastohydrodynamicky mazaných poddajných kontaktech

MĚŘENÍ DRSNOSTI A KONTURY

Technický list. Přenosný přístroj na měření drsnosti povrchu Mitutoyo SJ-410. Rozšířený výkon pro provádění měření přímo na místě

Mgr. Renáta Rellová. Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

Návrh a posouzení plošného základu podle mezního stavu porušení ULS dle ČSN EN

HP Compaq Pro 6300 SFF

Světlo jako elektromagnetické záření

Katalogový list ESD digitální systém pro kontrolu BGA, Basic OP Obj. číslo: Popis

PROFILOVÁ MATURITNÍ ZKOUŠKA TÉMATA - EKONOMIKA (školní rok 2011/2012)

PROFILOVÁ MATURITNÍ ZKOUŠKA TÉMATA - EKONOMIKA (školní rok 2012/2013)

MATERIÁLY NA TVÁŘENÍ KOVŮ

Graf I - Závislost magnetické indukce na proudu protékajícím magnetem. naměřené hodnoty kvadratické proložení. B [m T ] I[A]

Vlnové vlastnosti světla. Člověk a příroda Fyzika

Optická konfokální mikroskopie a mikrospektroskopie. Pavel Matějka

Semestrální projekt. Vyhodnocení přesnosti sebelokalizace VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií

dodavatel vybavení provozoven firem ESD digitální systém pro kontrolu BGA, Standard OP Obj. číslo: Popis

TECHNICKÁ DOKUMENTACE

Praktická cvičení- teoretická průprava

Modernizace měření drsnosti povrchu. Modernization Measurement of Surface Roughness

- Ideálně koherentním světelným svazkem se rozumí elektromagnetické vlnění o stejné frekvenci, stejném směru kmitání a stejné fázi.

Strojové učení a dolování dat. Vybrané partie dolování dat 2016/17 Jan Šimbera

In-situ studium změny topografie třecích povrchů v elastohydrodynamickém

Protokol z kamerové prohlídky

EXPERIMENTÁLNÍ METODY I 17. Optické vizualizační metody

Moderní trendy měření Radomil Sikora

Transkript:

Laboratorní úloha Bezkontaktní 3D měření povrchu HDD Ing. Petr Šperka 2009

Bezkontaktní 3D měření povrchu HDD OBSAH Úvod Metoda měření Postup měření Parametry povrchu Vyhodnocení Závěr 2/20

ÚVOD HDD disky»»»»» zvyšování hustoty zápisu IBM 350 4září 1956 kapacita 5MB 1200 min 1 WD, Seagate, Hitachi rok 2009 kapacita 2TB velikost 3,5 7200 min 1 Vývoj HDD disků 1950 80 sálové disky např. IBM 30 70 MB 1980 první 1GB disk 80. léta osobní počítače kapacita 10MB 1991 IBM první MR hlava 1996 IBM GMR hlava 2002 prolomeno 137 GB 2003 SATA rozhraní 2005 Seagate (TMR) a Thermal Spacing Control 2005 Toshiba kolmý zápis 2006 Fujitsu (HAMR) heat assisted mag. rec. 3/20

Vývoj HDD Čtecí a zapisovací hlava Separace hlavy a disku 4/20

Vývoj HDD Porovnání 5/20

Budoucnost HDD Vývoj hustoty zápisu 6/20

METODA MĚŘENÍ Interferometrie s řízenou změnou fáze (Phase shifting interferometry) optická bezkontaktní metoda měření 3D topografie povrchu vertikální rozlišitelnost až na úrovni Å(0,1 nm) omezený výškový skok max. λ/4 (150 nm) Algoritmus Schwider Hariharan 5 snímková metoda x, y arctg I h 4 x, y ( x, y) 1 2 I4 x, y I2 x, y x, y 2 I x, y I x, y 3 5 7/20

METODA MĚŘENÍ Interferometrie s využitím bílého světla (White light scanning interfer.) modifikace: použití bílého světla umožňuje měřit velké výškové skoky při měření je nutné proskenovat celou výšku topografie povrchu Algoritmus cílem je extrahovat obálku ze signálu aplikace metod zpracování dig. signálu ve frekvenční oblasti a) low pass filtr; c) umocnění signálu; d) druhý low pass filtr 8/20

VZORKY PRO MĚŘENÍ Tři generace pevných disků rok 1992 350 MB rok 1997 3,2 GB rok 2003 80 GB 9/20

POSTUP MĚŘENÍ Postup Zapnutí všech zařízení (PC, Kamera, Osvětlovač, PZT jednotka) Ověření nastavení mikroskopu, zařazení úzkopásmového filtru, nastavení měřeného místa Zaostření na měřený povrch (Pracovní vzdálenost: 10x objektiv cca 10 mm, 20x cca 5 mm, hrubé ostření na polní clonu) Vyrovnání povrchu do roviny pomocí naklápěcího stolu (nutné doostřovat) Provedení měření Vyhodnocení měření Protokol z měření 10/20

HODNOCENÍ POVRCHU Obecný povrch Obecný povrch lze rozdělit na tyto tři komponenty, které odlišuje vlnová délka. Tvar plochy Vlnitost 1 proložení Obecný povrch Drsnost 2 filtrace Vlnitost + drsnost Vlnitost Drsnost 11/20

HODNOCENÍ POVRCHU Obecný postup zpracování 1 Fitování (proložení) odtranění náklonu (nebo tvaru) 2D: přímka, kruh, elipsa, parabola atd. 3D: plocha, válec, koule, elipsouid, paraboloid atd. 2 Filtrování rozdělení povrchu: vlnitost a drsnost možné provést: filtrování ve frekveční oblasti konvoluce Filtrování ve frekveční oblasti Drsnost Vlnitost Tvar vlnová délka Konvoluce 3 Analýza drsnosti (parametrizace) 4 Analýza chyb, přesnosti a nejistot parametry povrchu 12/20

HODNOCENÍ POVRCHU Rozdělení parametrů Param. profilu (2D) R parametry Param. oblasti (3D) S parametry Amplitudové parametry Rp největší výška výstupku profilu Rv největší hloubka prohlubně profilu Rz největší výška profilu Rc prům. výška prvku profilu Ra prům. aritmetická úchylka profilu Rq prům. kvadratická úchylka profilu Rsk šikmost profilu Rku špicatost profilu Plošné a objemové parametry Smr nosný poměr v dané hloubce Rsm průmerná šírka prvku profilu Sds hustota výstupků povrchu Std směr textury povrchu Str poměrný aspekt textury povrchu Sfd fraktální dimense povrchu Sal délka odpovídající nejrychlejšímu poklesu ACF Hybridní param. Ssc arit. průměr zakřivení výstupků povrchu Sdq kvadratický sklon povrchu Sdr poměrná rozvinutá styková plocha Funkční parametry Sbi index únosnosti Sci index udržení kapaliny v jádře Svi index udržení kap. v prohlubních Sr1 Sr2 horní, dolní materiál. Poměr Sa1 Sa2 horní, dolní plocha Sk hloubka jádra drsnosti Spk redukovaná výška výstupku Svk redukovaná hloubka prohlubní 13/20

HODNOCENÍ POVRCHU Amplitudové parametry Rp největší výška výstupku profilu Ra průměrná aritmetická úchylka profilu Rq průměrná kvadratická úchylka profilu Rv největší hloubka prohlubně profilu Rsk šikmost profilu Rz největší výška profilu Rku špicatost profilu Rc průměrná výška prvku profilu 14/20

HODNOCENÍ POVRCHU Plošné a objemové parametry Tyto parametry jsou na rozdíl od amplitudových závislé na vzdáleností vrcholků a prohlubní. Hybridní parametry Hybridní parametry charakterizují spojení kritérií amplitudovýchs prostorovými jako jsou sklony, zakřivení, atd. Autokorelační funkce ACF Autokorelační funkce ACF je funkce, která popisuje korelaci mezi povrchem a stejným povrchem posunutým o rozpětí posunutí. Z jejího průběhu lze usuzovat o periodičnosti, nahodilosti hodnoceného povrchu. Funkční parametry Funkční parametry (také parametry nosného podílu) jsou skupinou parametrů charakterizující funkční aspekty povrchu, především mazání a opotřebení. Parametry představují cenné informace o schopnosti povrchu udržet mazací médium nebo umožní predikci životnosti funkčního povrchu z hlediska opotřebení. Křivka materiálového poměru a hustota pravděpodobnosti Reprezentuje plošný materiálový poměr topografického povrchu jako funkci úrovně. Je kumulativ. suma hustoty pravděpodobnosti amplitudy. 15/20

VYHODNOCENÍ Rok 1992 350 MB Parametry Ra = 8,0 nm; Rq = 10,2 nm; Rsk = 1,66; Rku = 3,42; Rok 1997 3,2 GB Parametry Ra = 3,5 nm; Rq = 5,1 nm; Rsk = 1,71; Rku = 3,87; Rok 2003 80 GB Parametry Ra = 1,5 nm; Rq = 2,4 nm; Rsk = 2,79; Rku = 1,85; 16/20

VYHODNOCENÍ 2 Rok 1992 350 MB Autokorelační funkce Rozložení povrchu Rok 1997 3,2 GB Autokorelační funkce Rozložení povrchu Rok 2003 80 GB Autokorelační funkce Rozložení povrchu 17/20

BEZKONTAKTNÍ 3D MĚŘENÍ POVRCHU HDD ZÁVĚR Moderní interferometrické metody mohou poskytnout rychlé, bezkontaktní a přesné měření topografie povrchů velmi pokročilých zařízení jako jsou HDD diky. Prezentovaná metoda Interferometrie s řízenou změnou fáze (PSI phase shifting interferometry) poskytuje rozlišitelnost na úrovni jednotek až desetin nanometrů. Hodnocení drsnosti povrchu je vícekrokový proces, ve kterém je nutné odstranit pomocí proložení a filtrování tvar a vlnitost povrchu. Existuje řada parametrů, které popisují drsnost z různých hledisek. Vývoj HHD disků prošel v posledních 20 letech velkým vývojem s cílem dosažení vyšší hustoty záznamu. Za tím to účelem bylo nutné v 90. letech 20. století přiblížit čtecí hlavu k povrchu (snížit tloušťku mazací vrstvy), to obnášelo jak bylo v prezentaci ukázáno výrazné zlepšení kvality povrchu ploten HDD disků. 18/20